सूक्ष्मजीव विज्ञान

सूक्ष्मजीव विज्ञान : (मायक्रोबायॉलॉजी). सूक्ष्मदर्शकाशिवाय दिसू न शकणाऱ्या तसेच साधी संरचना व कार्य असलेल्या असंख्य प्रकारच्या जीवांच्या मोठ्या गटाला सूक्ष्मजीव म्हणतात. या सूक्ष्मजीवांचा अभ्यास करणाऱ्या विज्ञानशाखेला सूक्ष्मजीवविज्ञान म्हणतात. सूक्ष्मजीव ओळखणे, त्यांचे वर्गीकरण करणे, त्यांच्या रचना व कार्ये यांचा अभ्यास करणे आणि त्यांचा इतर सृष्टीवर होणारा परिणाम अभ्यासणे या मुख्य गोष्टींचा अंतर्भाव सूक्ष्मजीवविज्ञानात करतात.

नुसत्या डोळ्यांनी दिसू न शकणारी सजीव रूपे अस्तित्वात आहेत, याचा शोध सतराव्या शतकात लागला. तेराव्या शतकानंतर मानवी इतिहासात लागलेला हा महत्त्वपूर्ण शोध होता. कारण तेव्हापासून ऱ्हास (विघटन) व रोग यांना अदृश्य जीव कारणीभूत असतात, असे गृहीत धरले जात होते. मायक्रोब (सूक्ष्मजीव) हा शब्द एकोणिसाव्या शतकात या जीवांचे वर्णन करण्यासाठी तयार करण्यात आला. हे सर्व जीव एकमेकांशी निगडित आहेत असे मानले होते. अखेरीस सूक्ष्मजीवविज्ञानाचा एका विज्ञानशाखेत विकास झाला, तेव्हा सूक्ष्मजीव हा अगदी भिन्न अशा जीवांचा अतिशय मोठा गट असल्याचे दिसून आले. अशा रीतीने सूक्ष्मजीवविज्ञानाची सूक्ष्मजंतुविज्ञान, आदिजीवविज्ञान, विषाणुविज्ञान (व्हायरसविज्ञान) वगैरे उपशाखांत विभागणी करण्यात आली. सूक्ष्मजंतूंची विविधता अफाट आहे. त्यामुळे सूक्ष्मजीवविज्ञानामध्ये अंतर्भूत असलेल्या सर्व उपशाखांचे ज्ञान एका व्यक्तीला असू शकणे ही जवळजवळ अशक्य कोटीतील गोष्ट आहे.

सूक्ष्मजीव ओळखणे तसेच त्यांची संरचना व कार्य यांचा अभ्यास करणे या गोष्टी सूक्ष्मजीवविज्ञानात करतात. सूक्ष्मजंतू [→ सूक्ष्मजंतुविज्ञान], ⇨ रिकेट्‌सिया, यीस्ट व बुरशी यांच्यासारखी लहान ⇨ कवके, ⇨ शैवले, आदिजीव [प्रोटोझून → प्रोटोझोआ] तसेच ⇨ व्हायरसा सारखी (विषाणूसारखी) विवादास्पद जीवरूपे यांचा अभ्यास सूक्ष्मजीवविज्ञानात करतात. सूक्ष्मजीवांना प्राणी वा वनस्पती असा दर्जा देणे अवघड असल्याने कधीकधी त्यांचा जीवकण (प्रोटिस्ट) हा स्वतंत्र गट करतात. म्हणजे काही सूक्ष्मजीव वनस्पतींसारखे तर काही प्राण्यांसारखे आहेत. सूक्ष्मजीवांची प्रोकॅरिओट व यूकॅरिओट या दोन गटांतही विभागणी करता येते. यांपैकी प्रोकॅरिओटामध्ये कोशिकेतील (पेशीतील) केंद्रकीय द्रव्य आदिम व विसरित प्रकारचे असते. नील-हरित शैवले, सूक्ष्मजंतू आणि रिकेट्सीई हे या गटातील सूक्ष्मजीव आहेत. यूकॅरिओट गटाच्या सूक्ष्मजीवांत केंद्रक स्पष्ट (सुव्यक्त) आणि पटलाने बद्घ झालेले असते. नील-हरित शैवलांव्यतिरिक्त असलेली लहान शैवले, यीस्ट, बुरशी व आदिजीव यूकॅरिओट गटात येतात (सर्व उच्चतर जीव यूकॅरिओट आहेत). यूकॅरिओट सूक्ष्मजीव एककोशिकीय असून त्यांच्यात गुणसूत्रे असतात व त्यांच्या कोशिकेचे समविभाजन होते. 

सूक्ष्मजीवविज्ञान हे गतिशीलविज्ञान आहे. त्यामुळे सूक्ष्मजीवांचा या दोन गटांव्यतिरिक्त तिसरा गट करतात. आर्कीबॅक्टिरिया (पुरासूक्ष्मजंतू) हा तिसरा गट जननिक व जीवरासायनिक गुणधर्मांच्या बाबतीत वरील दोन्ही गटांसारखा नाही. तापमान, दाब किंवा लवणविषयक परिस्थिती यांच्या टोकाच्या परिस्थितीत आर्कीबॅक्टिरिया बहुधा आढळतात. अशा रीतीने हा गट सूक्ष्मजीवविज्ञानाच्या गतिमान अवस्थेशी सुसंगत आहे. अशा रीतीने सूक्ष्मजीवविज्ञानाची दुसरी शाखा पुढे आली तिच्याद्वारे कोशिका आणि त्यांचे घटक (प्रथिने) टोकाच्या परिस्थितींत कसे कार्य करतात, यांविषयीच्या यंत्रणांबद्दलची महत्त्वाची माहिती मिळेल.

माणसाचे दैनंदिन जीवन सूक्ष्मजीवांशी अगदी एकत्र मिसळून गेलेले असून त्यांच्यातील हा गुंता सोडविता येत नाही. मृदा, समुद्र व हवा यांत सूक्ष्मजीव विपुल प्रमाणात आढळतात. ते सर्वत्र विपुल असले तरी त्यांच्याकडे लक्ष जात नाही. सूक्ष्मजीवांच्या अस्तित्वाचा पुरेसा पुरावा कधी अनुकूल वा इष्ट स्वरूपाचा, तर कधी प्रतिकूल वा अनिष्ट स्वरूपाचा असतो. माणसाच्या दृष्टीने मौल्यवान असलेल्या वस्तूंचा सूक्ष्मजीव ऱ्हास घडवून आणतात किंवा त्यांच्यामुळे रोग होतात. हे त्यांचे अनिष्ट (उपद्रवी) पुरावे आहेत. अल्कोहॉलाचे मद्यात किंवा बीअरमध्ये ⇨ किण्वन (आंबविण्याची क्रिया) होणे, पावाचे पीठ फुगणे, निरनिराळ्या चिजांना स्वाद आणणे आणि दुधापासून दह्यासारखे दुग्धजन्य पदार्थ तयार करणे तसेच प्रतिजैवके (उदा., पेनिसिलीन) बनविणे, हे सूक्ष्मजीवांच्या अस्तित्वाचे हितकर (उपयुक्त) पुरावे आहेत. निसर्गातील सूक्ष्मजीवांच्या मूल्याचे गणित करता येत नाही. सूक्ष्मजंतू प्राणी व वनस्पती यांच्या अवशिष्ट भागांचे विघटन करतात आणि त्यांचे वायू व खनिजे यांमध्ये रूपांतर होते. हे विघटित वायू व खनिजे इतर जीवांत परत वापरली जातात.

इतिहास : सूक्ष्मदर्शकाच्या विकासाबरोबर सूक्ष्मजीवविज्ञानाची सुरुवात झाली असे म्हणता येते. ⇨ आंतॉन व्हान लेव्हेनहूक यांच्याआधी सूक्ष्मजीव इतरांनी पाहिले असण्याची शक्यता आहे. कापड विक्रीचा व्यवसाय करणाऱ्या डच व्यापारी लेव्हेनहूक यांना भिंगाचे चांगले शाणन करणे (घासणे वा उगाळणे) व सूक्ष्मदर्शक तयार करणे हा छंद होता. त्यांनी आपल्या सूक्ष्मदर्शकीय निरीक्षणांची यथायोग्य वर्णने केली होती. प्राण्याच्या आतड्यांमधील आदिजीवांचे आणि दातांच्या खरवडीतून मिळालेल्या सूक्ष्मजंतूंचे उचित वर्णन त्यांनी केले होते. त्यांनी बनविलेल्या भिंगांची गुणवत्ता उत्तम असल्याने त्यांनी केलेली वर्णने व काढलेली रेखाचित्रे उत्कृष्ट होती. त्यांनी १६७३ ते १७२३ या काळात शोधलेल्या गोष्टी पत्रांद्वारे लंडनच्या रॉयल सोसायटीला कळविल्या. त्यांच्या निरीक्षणांमुळे मोठे कुतूहल निर्माण झाले होते तरी ही निरीक्षणे पुन्हा करण्याचा किंवा त्यांना व्यापक रूप देण्याचा गंभीर प्रयत्न कोणीच केला नाही. या जीवांना ते ॲनिमलक्यूल (जीवाणू) म्हणत. हे सूक्ष्मजीव त्या काळातील वैज्ञानिकांच्या दृष्टीने केवळ निसर्गातील आश्चर्यकारक बाबी राहिल्या आणि सूक्ष्मजीवांच्या अध्ययनाचा उत्साह हळूहळू मावळला. अठराव्या शतकात निर्जीव द्रव्यापासून जीवन विकसित होऊ शकते की नाही ह्या दीर्घकाळापासून विवादास्पद असलेल्या विषयाचे पुनरुज्जीवन झाले. यामुळे निसर्गाच्या व्यवस्थेतील आणि माणसाचे आरोग्य व कल्याण यांतील सूक्ष्मजीवांचे महत्त्व उघड झाले.

निर्जीव द्रव्यांपासून सजीवाची निर्मिती होऊ शकेल, असे आधीच्या काळातील ग्रीक लोक मानीत. दगडांपासून जीवनिर्मिती करण्याचे श्रेय ग्रीक पुराणकथांमध्ये गीआ नावाच्या देवतेला ते देत असत. ॲरिस्टॉटल यांनी ही कल्पना मान्य केली नाही. असे असले तरी प्राणी इतर भिन्न जीवांपासून किंवा मृदेपासून उत्स्फूर्तपणे निर्माण होऊ शकतील असे ॲरिस्टॉटल यांचे मत होते. त्यांचा हा उत्स्फूर्त जीवनिर्मितीविषयीचा (स्वयंजननविषयक) प्रभाव सतराव्या शतकापर्यंत टिकून होता. सतराव्या शतकाच्या अखेरीस निरीक्षणे, प्रयोग व युक्तिवाद यांची शृंखला सुरू झाली. तिच्यामुळे निर्जीवापासून सजीवाची निर्मिती होऊ शकेल या कल्पनेला तिलांजली मिळाली.

फ्रांचेस्को रेडी या इटालियन निसर्गवैज्ञानिकांनी जीवाची उच्चतर रूपे उत्स्फूर्तपणे निर्माण होऊ शकतील, या मताचे खंडन केले. तरीही या कल्पनेच्या समर्थकांचे सूक्ष्मजीव भिन्न प्रकारचे असून ते या प्रकारे उत्पन्न होतात असे मत होते. जॉन नीडॅम , ⇨लाद्‌दझारो स्पाल्लानत्सानी, फ्रांट्स शूल्ट्झ व टेओडोर श्व्हान ही मंडळी या वादाविषयीच्या चर्चेत सहभागी झाली होती. 

⇨ लूई पाश्चर  यांनी या वादावर पडदा टाकला. त्यांनी नैपुण्यदर्शक प्रयोगांच्या मालिकेद्वारे असे सिद्घ केले की, केवळ आधी अस्तित्वात असलेले सूक्ष्मजीवच इतर सूक्ष्मजीव उत्स्फूर्तपणे निर्माण करू शकतात. निदान पृथ्वीच्या त्या वेळच्या परिस्थितीत तरी असे घडले असेल. काही आधीच्या काळात योग्य भौतिकीय व रासायनिक परिस्थितीत निर्जीवापासून सजीव उत्स्फूर्तपणे निर्माण झाला, हे रासायनिक उत्क्रांतीचे एक निर्विवाद गृहीतक आहे.

जिरॉलामो फ्राकास्तोरो यांनी सु. १४५० मध्ये सूक्ष्मजीव व रोग यासंबंधात रोगाचे संक्रामण करणारा सूक्ष्मजीव (सूक्ष्मजंतू वा व्हायरस)  हा संसर्गकारक असून तो एका रुग्णाकडून दुसरीकडे जातो, ही कल्पना मांडली. अठराव्या शतकापर्यंत या शोधातील आशय पुढे चालू राहिला. त्या सुमारास अनेक वैज्ञानिकांच्या संशोधनांतून किण्वन व रोग यांमधील सूक्ष्मजंतूंचे कार्य निश्चित झाले. या वैज्ञानिकांमध्ये पाश्चर आघाडीवर होते. विशिष्ट जीवामुळे विशिष्ट रोग होतो, हे सिद्घ करण्याची कार्यपद्घती जर्मन शरीरक्रियावैज्ञानिक ⇨ रॉबर्ट कॉख  यांनी निश्चित केली.

सूक्ष्मजीवविज्ञानाचा पाया १८८० ते १९०० या कालावधीत घातला गेला. या काळात पाश्चर, कॉख व इतर वैज्ञानिकांनी लागोपाठ थोड्या कालावधीत विशिष्ट रोगांना कारणीभूत होऊ शकणाऱ्या अनेक सूक्ष्मजंतूंचा शोध लावला. तसेच सूक्ष्मजीवांची सर्वव्यापिता, विविधता व शक्ती उघड करण्यासाठी लागणाऱ्या तंत्रांची व प्रयोगशाळेतील कार्यपद्घतींची व्यापक साधनसज्जता मोठ्या श्रमाने तयार केली.

सूक्ष्मजीवविज्ञानातील विकासाचे हे सर्व टप्पे यूरोपमध्ये साकार झाले. अमेरिकेत एकोणिसाव्या शतकाच्या आधीच्या काळात सूक्ष्मजीवविज्ञान प्रस्थापित झाले. या काळात अमेरिकेत संशोधन करीत असलेल्या अनेक सूक्ष्मजीववैज्ञानिकांचे शिक्षण कॉख यांच्या मार्गदर्शनाखाली किंवा पॅरिसमधील पाश्चर इन्स्टिट्यूटमध्ये झाले होते. विसाव्या शतकातील सर्व सूक्ष्मजीववैज्ञानिकांवर कॉख यांच्यासारख्या वैज्ञानिकांचा प्रभाव पडला होता. सूक्ष्मजीवविज्ञान अमेरिकेत प्रस्थापित झाल्यावर तेथे त्याची भरभराट झाली. विशेषतः त्याच्याशी निगडित असलेल्या जीवरसायनशास्त्र व आनुवंशिकी यांसारख्या विज्ञानशाखांमध्येही भरभराट झाली. 

सूक्ष्मजीवविज्ञानाच्या दृष्टीने १९४०–५० या दशकापासूनचा काळ अतिशय फलदायी असा ठरला. या काळात अनेक रोगकारक सूक्ष्मजंतू माहीत झाले आणि त्यांचे नियंत्रण करण्याच्या पद्घती विकसित झाल्या. उद्योगधंद्यांमध्येही सूक्ष्मजंतूंचा प्रभावी रीतीने वापर करून घेण्यात आला. त्यांच्या क्रियांना दिशा देण्यात आली. त्यामुळे मूल्यवान अशी व्यापारी व कृषी उत्पादने मिळविणे फायदेशीर झाले.

सूक्ष्मजंतूंच्या अध्ययनामुळे माणसाच्या सजीवांविषयीच्या ज्ञानात व माहितीत प्रगती झाली. चयापचयासारख्या गुंतागुंतीच्या प्रक्रियांचा अभ्यास करण्यासाठीच्या द्रव्याविषयीचे काम करणे सोपे झाले. सूक्ष्मजीवांच्या कार्यामध्ये अधिक दक्षतापूर्वक अशी अनेक एषणे करण्यात आली आणि पुष्कळ वेळा अस्तित्वात असलेल्या समस्या सोडविण्यासाठी अनपेक्षित माहितीचा उपयोग करून घेणे शक्य झाले. उदा., एखाद्या रोगकारक सूक्ष्मजंतूंच्या मूलभूत चयापचयाच्या माहितीमधून रोगकारकाच्या नियंत्रणाचे उपाय मिळू शकले. अशा रीतीने सूक्ष्मजंतूंच्या पोषणविषयक गरजा संसर्गाशी लढण्याच्या दृष्टीने मोलाच्या ठरू लागल्या.

अध्ययनाची व्याप्ती : सूक्ष्मजंतूंचा अभ्यास म्हणजे सूक्ष्मजंतुविज्ञान हा सूक्ष्मजीवविज्ञानातील पहिला विषय होता. सूक्ष्मजीवविज्ञानातील विविध उपशाखांमध्ये केवळ विशिष्ट सूक्ष्मजीवांचा अभ्यास केला जातो.

दुसऱ्या दृष्टिकोनातून सूक्ष्मजीवविज्ञानाचे सैद्घांतिक किंवा शुद्घ सूक्ष्मजीवविज्ञान आणि व्यावहारिक अथवा अनुप्रयुक्त (उपयोजित) सूक्ष्मजीवविज्ञान असे दोन विभाग करता येतात. अनुप्रयुक्त सूक्ष्मजीवविज्ञानाचे वैद्यकीय, औद्योगिक, कृषी, अन्न व दुग्धशाला असे आणखी उपविभाग करतात.

आंतरशास्त्रीय संशोधन : सूक्ष्मजीवविज्ञानावर इतर विज्ञानांचा आणि पर्यायाने इतर विज्ञानांवर  सूक्ष्मजीवविज्ञानाचा प्रभाव पडला आहे. सूक्ष्मजीव हा केवळ सूक्ष्मजीववैज्ञानिकांचा विषय उरला नाही. जीवरसायनशास्त्रज्ञ, आनुवंशिकीविज्ञ, कोशिकावैज्ञानिक आणि रेणवीय जीववैज्ञानिक यांनी चयापचय, प्रकाशसंश्लेषण, एंझाइमांची क्रिया, जनुकांची क्रिया आणि लोकसंख्या गतिकी (गतिशास्त्र) यांसारख्या मूलभूत जीववैज्ञानिक प्रक्रियांच्या अभ्यासामध्ये सूक्ष्मजीवांचे प्रयोगाचे साधन म्हणून असलेले महत्त्व शोधून काढले आहे. अशा प्रयोगांसाठी सूक्ष्मजंतू चांगले व सोयीस्कर साधन आहे. सूक्ष्मजीव चयापचयाच्या प्रकारांची विस्तृत व्याप्ती दर्शवितात आणि जननिक बदलांचा सूक्ष्मजीवांच्या जलदपणे होणाऱ्या प्रचुरजननाशी (बहुविधप्रसवनाशी) परस्परसंबंध असतो. शिवाय सापेक्षतः साध्या अकार्बनी पोषक द्रव्यांवर त्यांचा उदरनिर्वाह होऊ शकतो आणि त्यांचे गुणन जलद होत असल्याने ते सापेक्षतः अल्पकाळात अतिशय मोठ्या संख्येने उपलब्ध होत असतात. प्रयोगशाळेच्या परिस्थितीमध्ये सूक्ष्मजीव सांभाळणे व हाताळणे हे सापेक्षतः सोपे काम आहे.

सूक्ष्मजंतुविज्ञान : सूक्ष्मजंतूंच्या रूपाविषयीची आधुनिक व अचूक माहिती जर्मन वनस्पतिवैज्ञानिक ⇨ फेर्डिनांट यूलिउस कोन  यांच्या संशोधनातून मिळू लागली. त्यांच्या संशोधनातील मुख्य निष्कर्ष १८५३–१८९२ दरम्यान विविध वेळी प्रसिद्घ झाले. त्यांनी केलेले सूक्ष्मजंतूंचे वर्गीकरण १८७२ मध्ये प्रसिद्घ झाले आणि १८७५ मध्ये व्यापक झाले त्यानंतरच्या सूक्ष्मजंतूंच्या अध्ययनावर या वर्गीकरणाचे वर्चस्व राहिले. विविध निरीक्षकांनी सूक्ष्मजंतूंच्या संरचनेविषयीच्या माहितीत भर घातली, तर इतरांनी सूक्ष्मजंतूंच्या किण्वनाशी व रोगांशी असलेल्या संबंधांच्या माहितीचा पाया घातला. लॅक्टिक अम्लाचे (दुग्धाम्लाचे) किण्वन सूक्ष्मजंतूंच्या उपस्थितीवर अवलंबून असते, हे १८५७ मध्ये लुई पाश्चर यांनी दाखवून दिले. त्याच्या आधीपासूनच किण्वन व पूतिकरण (पू तयार होण्याची क्रिया) यांचा हवेत असलेल्या जीवांशी अगदी निकटचा संबंध असतो हे माहीत होते. यूरियाच्या किण्वनाद्वारे अमोनियाची होणारी निर्मिती सूक्ष्मजंतूंमुळे होते, हे पाश्चर यांनी १८६२ मध्ये अगदी निर्विवादपणे सिद्घ केले. नंतर १८७४ मध्ये या सूक्ष्मजंतूला मायक्रोकॉकस यूरीई  हे नाव देण्यात आले.

जीवविज्ञानीय सूक्ष्मतंत्रे वापरण्यास सुरुवात झाल्यावर अनेक सूक्ष्मजंतू अलग करण्यात आले. उदा., एक दंडाणू (दंडाच्या आकाराचा) सूक्ष्मजंतू घोड्याच्या शेंबा (ग्लँडर्स) या रोगाला कारणीभूत असतो, असे १८८२ मध्ये आढळले. १८८३ मध्ये कॉख यांनी एशिॲटिक कॉलऱ्याचा (पटकीचा) सूक्ष्मजंतू विलग केला आणि त्याच वर्षी घटसर्पाच्या सूक्ष्मजंतूचा शोध लागला. १८८५ मध्ये मृदेद्वारे अंतःक्रामण केलेल्या उंदरांमध्ये व घुशींमध्ये तयार झालेल्या पूवामध्ये धनुर्वाताचा सूक्ष्मजंतू पाहण्यात आला. तथापि, जपानी सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिक एस्. किटासाटो यांनी हा सूक्ष्मजंतू वाढविता येऊ शकेल हे १८८९ मध्ये शोधून काढले (हे सूक्ष्मजंतू केवळ ऑक्सिजन नसताना वाढतात). अमेरिकी दंतवैद्य डब्ल्यू. डी. मिलर यांनी माणसाच्या मुखातील सूक्ष्मजीवांचा अभ्यास १८८०–९० दरम्यान केला आणि दाताच्या क्षयाशी त्यांचा संबंध असण्याची शक्यता त्यांनी नोंदवून ठेवली.

खास प्रकारे वाढविलेल्या काळपुळीच्या दंडाणूची लस टोचलेल्या प्राण्यांना वन्य दंडाणूची लस परत टोचली असता त्यांच्यामध्ये काळपुळी रोगाविरुद्घची रोगप्रतिकारशक्ती तयार झाल्याचे पाश्चर आणि त्यांच्या सहकाऱ्यांना आढळले. या शोधामुळे रोगप्रतिकारशक्तीच्या तत्त्वांचा अभ्यास होणे क्रमप्राप्तच होते. लस आणि प्रतिरोधक लस यांद्वारे रोगाचा प्रतिबंध व त्यावरील उपचार यांच्यामागे रोगप्रतिकारशक्तीची तत्त्वे असतात. सूक्ष्मजंतू व आश्रय देणारा जीव या दोन्हीत आढळणारी कारणे व घडणाऱ्या बदलांचे स्वरूप, तसेच आश्रय देणाऱ्या जीवात रोगप्रतिकारशक्ती निर्माण होण्याची क्रिया यांविषयीचे प्रश्न हे सतत कुतूहलाचे व महत्त्वाचे विषय राहिले आहेत.

संसर्गजन्य रोग व रोगप्रतिकारक्षमता यांचे अनुसंधान चालू असताना सूक्ष्मजंतूंच्या इतर क्रियाही माणसाच्या दृष्टीने महत्त्वाच्या असल्याचे दिसून आले. काळपुळीच्या दंडाणूचा कॉख यांचा शोध घोषित झाल्यानंतर दोनच वर्षांत म्हणजे १८७८ मध्ये अमेरिकी वनस्पतिवैज्ञानिक टी. जे. ब्युरिल यांनी नासपती या पिकाला होणाऱ्या करपा (फायर ब्लाइट) रोगाचे कारण सूक्ष्मजंतू असल्याचे शोधून काढले. यावरून वनस्पतींचे विशिष्ट रोग सूक्ष्मजंतूंमुळे होतात हे म्हणणे प्रस्थापित झाले. मृदेमधील काही सूक्ष्मजंतूंचे महत्त्व व त्यांचे जमिनीच्या सुपीकते धील कार्य १८८०–९० आणि १८९०–१९०० या दोन दशकात लक्षात आले. दुग्धव्यवसायातील अनेक गोष्टींमधील सूक्ष्मजंतूंच्या क्रियाशीलतेचे महत्त्व त्याच सुमारास लक्षात आले.

अल्कोहॉल व दुग्धव्यवसाय यांमधील किण्वनाव्यतिरिक्त इतर औद्योगिक प्रक्रियांमध्ये सूक्ष्मजंतूंच्या क्रियाशीलतेचा आणखी उपयोग करून घेण्याविषयीचे संशोधन नंतर झाले. अशा प्रकारे काही दशकांतच सूक्ष्मजंतूंच्या अध्ययनात प्रचंड प्रगती झाली. सूक्ष्मजंतूंच्या क्रियाशीलतेचा मानवी कार्यातील अनेक बाबींशी निकटचा संबंध असतो, ही गोष्ट विसाव्या शतकापर्यंत लक्षात आली.

सूक्ष्मजंतू काय करतात यावर सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिकांचे मूळ कुतूहल केंद्रित झाले होते. या कुतूहलाची व्याप्ती वाढली आणि खुद्द सूक्ष्मजंतूंचाच अभ्यास सुरू झाला. सूक्ष्मजंतू हे काय आहेत, त्यांचा परस्परांशी असलेला संबंध आणि त्यांचे इतर जीवांशी असलेले संबंध यांविषयीची जिज्ञासा निर्माण झाली.

आदिजीवविज्ञान : प्रोटोझोआ हा शब्द ‘पहिले जीव’ या अर्थाच्या ग्रीक शब्दावरून तयार झाला आणि खरोखरच सूक्ष्मजंतू सर्व प्राण्यांमधील सर्वांत साधे जीव आहेत असे कधीकधी मानतात. आदिजीवांचे निरीक्षण प्रथम लेव्हेनहूक यांनी सतराव्या शतकात केले आणि आदिजीव सूक्ष्मजंतूंएवढेच सर्वव्यापी असल्याचे दिसून आले. हिवताप व निद्रारोग यांना कारणीभूत असणाऱ्या परजीवींवर एकेकाळी आदिजीवांचा अभ्यास केंद्रित झाला होता. यामुळे उष्णकटिबंधीय वैद्यकातील संशोधनाला उत्तेजन मिळाले. या वैविध्यपूर्ण गटातील जीवांच्या वाढीसाठीच्या प्रयोगशाळेतील सुधारित तंत्रामुळे आदिजीव अनेक प्रकारच्या अनुसंधानांमधील मूल्यवान साधन बनले. म्हणजे ⇨ अमीबामधील कोशिकाद्रवी हालचालींसारख्या शरीरक्रियावैज्ञानिक अभ्यासापासून ते महासागरातील अन्नसाखळीमधील त्यांच्या कार्याशी निगडित असलेल्या परिस्थितिवैज्ञानिक अभ्यासापर्यंत त्यांचा उपयोग होऊ लागला. [→ प्रोटोझोआ].

फंगस (कवक) हा भूछत्रासाठी असलेला लॅटिन शब्द आहे. मात्र ज्या वनस्पतिसदृश्य जीवांच्या मोठ्या व वैविध्य असलेल्या गटात भूछत्रे येतात, त्या सर्व जीवांना कवक म्हणतात. सूक्ष्मजीवविज्ञानात यीस्ट आणि बुरशी या कवकांविषयी सर्वाधिक जिज्ञासा आहे. अनेक बुरशींचा अभ्यास त्यांच्या आर्थिक महत्त्वामुळे करतात. उदा., म्युकर  या कवकांमुळे भाज्या व फळे खराब होतात. तथापि ते चीज या पदार्थाचे काही प्रकार तयार करण्यासाठीही वापरतात. [→ कवक चीज].

काही बुरशींचे दगडफुलांसारख्या इतर जीवांशी अनन्य साधारण परस्परसंबंध निर्माण झालेले असतात, दगडफुलेही कवक व शैवले या दोन्हींची बनलेली असतात, म्हणजे दगडफुलांत कवक व शैवले सहजीवी प्रकारे एकत्र वाढत असतात. सूक्ष्मदर्शकाचा शोध लागेपर्यंत दगडफुलांचे हे विलक्षण स्वरूप उघड झाले नव्हते. तथापि लायकेन (दगडफूल) हे नाव फार पूर्वीपासून वापरात आहे. ॲरिस्टॉटल यांचे शिष्य थीओफ्रॅस्टस यांच्या इ. स. पू. सु. चौथ्या शतकातील लेखनात लायकेनाचा उल्लेख आलेला आहे. त्या काळात आणि त्यानंतर अनेक शतके लायकेनाचा हरितांशी व यकृतका (हिपॅटिसी वर्गातील वनस्पती) यांच्याबरोबर गोंधळ होत असे. आधीचे विद्यार्थी अभ्यासक हिरव्या कोशिकांना विशेषीकृत कवकीय संरचना मानीत असत. नंतर त्या शैवले म्हणून परिचित झाल्या. १८६७ पर्यंत दगडफुलातील हिरव्या कोशिका शैवले म्हणून परिचित नव्हत्या. त्याच सुमारास कवकीय कोशिकांवर जीवोपजीवी असल्याची घोषणा करण्यात आली. शुद्घ संवर्धन तंत्रे वापरण्यास सुरुवात झाल्यावर दगडफुलातील घटक अलग करणे व एकमेकांपासून दूर वाढविणे शक्य झाले. दगडफुलाच्या घटकांमधील परस्परांच्या होणाऱ्या लाभाचे वर्णन करण्यासाठी जर्मन वनस्पतिवैज्ञानिक हाइन्रिख अँताँ द बारी यांनी सिंबायोसिस (सहजीवन) हे नाव सुचविले (१८७३). [→ शैवाक].

श्लेष्मल बुरशींची व्यक्तिगत पोषणविषयक, पर्यावरणविषयक व जननिक गुणवैशिष्ट्ये अधिक चांगली लक्षात आली. एके काळी नवलपूर्ण रूपासाठी ज्यांच्याविषयी जिज्ञासा होती, त्या श्लेष्मल बुरशी अध्ययनात व संशोधनात उपयुक्त झाल्या. प्राकलपुंज (विसर्पी स्तर) किंवा श्लेष्मल बुरशीची शाकीय अवस्था यांत एखाद्या आदिम प्राण्याची गुणवैशिष्ट्ये असतात आणि तो आदिम प्राणी अमीबासारखा आहे. प्रजोत्पादक अवस्थेला (बीजाणू गोलकाला) बुरशीची गुणवैशिष्ट्ये असतात. या जीवांच्या दुहेरी जीवनाचे प्रतिबिंब त्यांच्या मायसेटोझोआ या नावात पडले आहे. याचा अर्थ कवक प्राणी असा होतो व हे नाव बारी यांनी १८५८ मध्ये तयार केले. [→ बुरशी].

शैवले हा आदिम जीवांचा बहुजातीय गट असून त्यांच्याविषयी सर्व जीववैज्ञानिकांना खूप रस आहे, कारण त्यांच्यातील क्रमविकास (उत्क्रांती) तसेच त्यांची प्रकाशसंश्लेषण करण्याची क्षमता ही होय. पाण्यात मुक्तपणे तरंगणाऱ्या सूक्ष्म अशा जीवांचा मोठा भाग असलेल्या वनस्पतिप्लवकांचे कष्टपूर्वक संशोधन हाती घेतलेले आढळते, कारण ते जलवासी प्राण्यांना अन्नपुरवठा करतात. त्यामुळे ते अतिशय महत्त्वाचे आहेत. गोड्या पाण्यातील अनेक बुरशी अनिष्ट चवी व गंध निर्माण करतात, म्हणून त्यांचा घरगुती पाणीपुरवठ्यांतून काढून टाकण्याच्या हेतूने अभ्यास करतात. प्रसंगी शैवले जलपृष्ठावर चटईसारखा थर तयार करतात व त्यामुळे कधी कधी जलचर जीव गुदमरतात. शैवालांच्या विशिष्ट जातींची मोठ्या प्रमाणात वाढ झाल्याने पाण्याचा कठीणपणा कमी होतो आणि त्यामुळे मचूळ पाण्यात आढळणारी लवणे काढून टाकली जातात, असे दिसून आले आहे. त्यामुळे माणसाला वापरण्याच्या दृष्टीने पाणी अधिक सोयीस्कर होते. माणसाच्या अन्नाचा स्रोत म्हणून शैवले मौल्यवान असून त्यासाठीही त्यांचे अध्ययन करतात. [→ शैवले].

विषाणुविज्ञान : व्हायरस (विषाणू) म्हणजे स्वयंजननकारकांचा बहुजातीय समुदाय असून ते सूक्ष्मदर्शकातून दिसू शकणाऱ्या सूक्ष्मजंतूंपेक्षा लहान आहेत. व्हायरसांचे गुणन केवळ सजीव ग्रहणशील कोशिकांच्या आत होते. विशिष्ट व्हायरसांमुळे होणारे रोग सतराव्या शतकाच्या अखेरीपासून माहीत आहेत. तेव्हा ब्रिटिश शरीरक्रियावैज्ञानिक ⇨ एडवर्ड जेन्नर यांनी गोस्तनव्याधीच्या (काउपॉक्सच्या) विकृतिस्थलापासून वेगळ्या काढलेल्या द्रव्यापासून लस तयार केली. तिच्यात त्यांना रोगकारक दिसला नाही. नंतर पाश्चर यांनी ⇨ अलर्क रोगाला कारणीभूत होणाऱ्या व्हायरसाचा क्षीणन केलेला वाण विकसित केला परंतु तेव्हा त्यांना या रोगाचे व्हायरसजन्य स्वरूप लक्षात आले नाही. पाश्चर यांचे सहकारी चार्ल्स चेंबरलँड यांना सूक्ष्मजंतू पलीकडे न जाऊ शकणाऱ्या एका पोर्सलेन गाळणीतून अलर्क रोगाला कारणीभूत होणारा कारक पलीकडे जातो, असे आढळले. या कारकांचे वर्णन करण्यासाठी गालनक्षम सूक्ष्मजंतू ही संज्ञा वापरण्यात आली.

केवडा रोग झालेल्या तंबाखूच्या झाडांतील रस गाळून मिळालेले द्रव्य निरोगी वनस्पतीत संसर्ग संक्रामित करू शकेल, असे रशियन सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिक डी. इवॅनोव्हस्की यांना आढळले (१८९२). डच सूक्ष्मजीववैज्ञानिक ⇨ मार्टिन विल्यम बायेरिंक  यांनी नंतर या गोष्टीची खातरजमा केली. जनावरांच्या लाळ रोगाचा कारकही गालनक्षम सूक्ष्मजंतू असल्याचे १९०२ मध्ये आढळल्याने हे कारक प्राण्यांच्या व वनस्पतींच्या रोगांना कारणीभूत होतात, असे आढळले. १९३० च्या सुमारास गालनक्षम ही संज्ञा वापरातून गेली आणि या कारकांना सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिकांनी व्हायरस म्हणायला सुरुवात केली.

नोबेल पारितोषिक विजेते ⇨मॅक्स थायलर यांनी १९५१ मध्ये ⇨ पीतज्वरा च्या प्रबल व्हायरसाचे क्षीणन करण्याची पद्घती शोधून काढली. त्यानंतर या तंत्रात सुधारणा करून इतर व्हायरसजन्य रोगांविरुद्घच्या लशी तयार करण्यासाठी हे तंत्र वापरण्यात आले. अशा प्रकारे १९५० नंतर व्हायरसांचा जाणीवपूर्वक अभ्यास करण्यात आला. कारण त्यांच्यामुळे जीवनाच्या प्रक्रियांविषयी महत्त्वाची माहिती तर मिळतेच, शिवाय त्यांच्या विरुद्घच्या लशी तयार करण्यासाठी मदत होते. 

रिकेट्‌सिया जीव अगदी लहान सूक्ष्मजंतूंसारखे आहेत. परंतु ते फक्त ग्रहणशील कोशिकांत वाढतात. त्यांच्या मानवी रोगांस कारणीभूत होणाऱ्या प्रकारांचा अभ्यास अधिक सूक्ष्मपणे होत आहे. साथीचा ⇨ प्रलापक सन्निपात ज्वर (टायफस ज्वर), रॉकी मौंटन उत्स्फोटक (स्पॉटेड) ज्वर आणि स्कब टायफस यांसारख्या रोगांना कारणीभूत असणाऱ्या सूक्ष्मजीवांच्या विशदीकरणाची सुरुवात १९०६ मध्ये हॉवर्ड टेलर रिकेट्स यांच्या संशोधनाने झाली व त्यांच्यावरून या सूक्ष्मजीवांना रिकेट्‌सिया हे नाव पडले. त्यांनी उत्स्फोटक ज्वराच्या जीवाचे वर्णन केले. १९१० मध्ये रिकेट्स व त्यांच्या सहकाऱ्याने प्रलापक सन्निपात ज्वराच्या सूक्ष्मजीवाचे वर्णन केले. या सूक्ष्मजीवाला १९१६ मध्ये रिकेट्‌सिया प्रोवाझेकी हे शास्त्रीय नाव ठेवले. हे नाव एच्. टी. रिकेट्स व स्टानिसलास व्हान प्रोव्हाझेक या दोघांच्या सन्मानार्थ ठेवले आणि याच रोगाने या दोघांचे निधन झाले. जसे संशोधन पुढे चालू राहिले तशा या रोगाच्या प्रतिबंधाच्या, नियंत्रणाच्या आणि उपचाराच्या अधिक चांगल्या पद्घतींचा शोध लागत गेला.

पृथ्वीच्या बाह्य वातावरणात सूक्ष्मजीवांचे अस्तित्व आहे का ? तसेच पृथ्वीखेरीज इतर ग्रहांवर सूक्ष्मजीव आहेत का ? याचा शोध संशोधक घेत आहेत [→ विश्वातील जीवसृष्टि]. यामध्ये सूक्ष्मजीवांचा शोध घेऊन त्यांचा उपयोग अंतराळयानात अन्न व प्राणवायूच्या पुरवठ्यासाठी कसा करता येईल याबाबत संशोधन केले जात आहे. सूक्ष्मजीवविज्ञानाचा नकारात्मक विकास म्हणजे जैव युद्घतंत्र होय. युद्घात हत्यारांसारखा उपयोग करण्यासाठी सूक्ष्मजंतू निवडून त्यांची वाढ करतात. या सूक्ष्मजीवांमुळे देशी वनस्पती, प्राणी व माणूस यांना इजा पोहोचतात किंवा रोग होतात.

सूक्ष्मजीवविज्ञानाच्या बहुतेक उपशाखा विशिष्ट पर्यावरणात आढळणाऱ्या सूक्ष्मजीवांशी निगडित असतात. ज्ञातजैवविज्ञानात (नोटोबायोटिक्समध्ये) दिलेल्या प्रयोगाशी निगडित असलेले (ज्ञात) सूक्ष्मजीव सोडून इतर जीव वगळतात. यात जंतुरहित प्राण्यात ज्ञात प्रकारच्या सूक्ष्मजीवाचे अंतःक्रामण केलेले असते. जीवोपजीवीजन्य रोग, रोगप्रतिकारक्षमतेच्या प्रक्रिया, पोषण, ताण, अवसाद (आघात) व जरण (वय वाढणे) यांचे अनुसंधान करताना असे जंतुरहित जीव हे महत्त्वपूर्ण संशोधन साधने आहेत.

सूक्ष्मजीवविज्ञानातील पद्घती : सूक्ष्मजीवविज्ञानाचे अध्ययन शुद्घ सूक्ष्मजीवविज्ञान आणि अनुप्रयुक्त सूक्ष्मजीवविज्ञान या दोन मार्गांनी करतात. सूक्ष्मजीवांच्या विशिष्ट गटाचा त्याचे आकारविज्ञान, शरीरक्रियाविज्ञान, वर्गीकरणविज्ञान, आढळ, विभिन्नता, आनुवंशिकता आणि क्रमविकास जाणून घेण्याच्या दृष्टीने त्या गटाचे अध्ययन शुद्घ सूक्ष्मजीवविज्ञानात करतात. माणसाला हितकारक असलेल्या सूक्ष्मजीवांच्या परिणामांचा फायदा करून घेण्याची आणि माणसाला अपायकारक असलेल्या सूक्ष्मजीवांच्या कार्यशक्तीचे नियंत्रण करण्याची इच्छा अनुप्रयुक्त सूक्ष्मजीवविज्ञानाचा हेतू वा प्रयोजन असते. 

सूक्ष्मजंतूंच्या अध्ययनासाठी वापरण्यात येणाऱ्या पद्घती इतर सूक्ष्मजीवांच्या अध्ययनासाठी व्यापकपणे सोयीस्कर अशा करून घेतल्या आहेत. सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिक विज्ञानांमध्ये वापरण्यात येणाऱ्या तंत्रांमध्ये खुद्द जीवांची उत्पत्ती व क्रमविकास यांतील सामायिक बाबींपेक्षा बहुधा अधिक सामायिकता असते. या कारणांमुळे सूक्ष्मजीवविज्ञान ही संज्ञा पुष्कळदा सूक्ष्मजंतुविज्ञानाची समानार्थी मानतात. याचप्रमाणे सूक्ष्मजीव ही संज्ञा केवळ सूक्ष्मदर्शकीय जीवांसाठी वापरीत नाहीत. अनेक प्रकारच्या जीवांच्या अभ्यासासाठी सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिक पद्घती अंगीकारल्यामुळे सूक्ष्मजंतू या संज्ञेचा अर्थ सावकाशपणे व्यापक होत गेला. त्यामुळे सूक्ष्मजीव या संज्ञेत वाढ होऊ शकणारी व मुळात सूक्ष्मजंतूंसाठी विकसित झालेल्या पद्घती वापरून ज्याचाअभ्यास करता येतो असा कोणताही जीव सूक्ष्मजीव या संज्ञेत अंतर्भूत होतो. म्हणून सूक्ष्मजीवविज्ञानाच्या अभ्यासात सूक्ष्मदर्शकीय नसलेले अनेक जीव (उदा., बुरशी) येतात परंतु काही सूक्ष्मदर्शकीय जीव (उदा., रोटिफर) बहुधा या अभ्यासात अंतर्भूत करीत नाहीत.

सूक्ष्मदर्शिकी : दिसू न शकणाऱ्या लहान जीवांचे अस्तित्व प्राचीन काळापासून मानले होते. द्रव्याचे आणवीय दर्शन लुक्रीशिअस यांनी व्यक्त केले होते. अगदी प्लेग हा रोग एका प्रकारच्या अणूने होतो, असे त्यांनी इ. स. सु. ७५ मध्ये लिहून ठेवले होते. तथापि, त्यांनी हे अणू किंवा बीजे निर्जीव मानली होती. लुक्रीशि अस यांच्या लेखनाचा प्रभाव सोळाव्या शतकातील वैज्ञानिकांवर पडला होता परंतु सूक्ष्मजीवांच्या प्रत्यक्ष निरीक्षणाचे साधन म्हणजे बृहत्‌दर्शक भिंग सतराव्या शतकापर्यंत तयार झाले नव्हते. असे भिंग गॅलिलीओ यांनी तयार केले. लेव्हेनहूक यांच्या बहिर्गोल भिंगामुळे पहावयाच्या वस्तूच्या प्रतिमेचे वर्धन होऊ शकले. त्यामुळे त्यांना आदिजीव, तंतुमय कवके व यीस्ट पाहणे शक्य झाले. त्यांच्या भिंगाने २८० X (पट) वर्धन होत असे. हे साधे भिंग वापरून त्यांनी सूक्ष्मजंतू प्रथम पाहिले. लेव्हेनहूक यांच्या या सूक्ष्मजंतूंच्या निरीक्षणाच्या आधी काही वर्षे कोशिका सिद्घांताचे जनक रॉबर्ट हूक यांनी संयुक्त सूक्ष्मदर्शकातून तंतुमय कवकांचे निरीक्षण केले होते (१६६७). संयुक्त सूक्ष्मदर्शकात दोन भिंगे होती व त्यामुळे साध्या भिंगापेक्षा अधिक मोठी प्रतिमा मिळाली.

संयुक्त सूक्ष्मदर्शकातून १७८६ पर्यंत सूक्ष्मजंतूंसहित विविध सूक्ष्मजीवांचे निरीक्षण करीत. हल्ली संयुक्त सूक्ष्मदर्शक व्यापकपणे वापरतात. अठराव्या शतकातील संयुक्त सूक्ष्मदर्शकापेक्षा हा वेगळा असून यात संघनकाची योजना केलेली आहे. संघनकामुळे पहावयाची वस्तू प्रकाशाच्या रुंद शंकूने प्रकाशित होते. जेव्हा मोठ्या वर्धनांचा वापर करतात, तेव्हा पुरेसा प्रकाश पुरविण्यासाठी संघनक आवश्यक असतो.

विसाव्या शतकाच्या अखेरच्या काळापासून सूक्ष्मजीवविज्ञानात वापरल्या जाणाऱ्या सूक्ष्मदर्शिकीमध्ये (सूक्ष्मदर्शकाविषयीच्या शास्त्रामध्ये) बहुतेक लोक प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शक वापरतात. यात प्रकाशीय भिंगांच्या प्रणालीद्वारे वर्धन साध्य होते. प्रकाशीय सूक्ष्मदर्शकांमध्ये सामान्यपणे वापरला जाणारा तेजस्वीपणे प्रकाशित केलेली पार्श्वभूमी असलेला तेजस्वी क्षेत्र सूक्ष्मदर्शक येतो. यात अभ्यासावयाच्या वस्तू गडद वा काळ्या असतात आणि त्याची वर्धनक्षमता सु. १,००० X असते. गडद क्षेत्र सूक्ष्मदर्शकात पार्श्वभूमी गडद असून व अभ्यासावयाची वस्तू तेजस्वी असते. हा आविष्कार विशेषतः द्रायूमध्ये निलंबित केलेल्या व अभिरंजन न केलेल्या जीवांचे परीक्षण करण्याच्या दृष्टीने उपयुक्त आहे. जंबुपार सूक्ष्मदर्शकाचा सर्वांत मोठा फायदा म्हणजे त्यात साध्या प्रकाशाच्या सूक्ष्मदर्शकापेक्षा दुप्पट वा तिप्पट वर्धन मिळू शकते. कारण दृश्य प्रकाशापेक्षा जंबुपार प्रकाशाची तरंगलांबी कमी आहे. अवस्था विपर्यास सूक्ष्मदर्शकात खास सामग्री वापरून नियंत्रित प्रकाशन मिळते. त्यामुळे एका द्रव्यातून दुसऱ्यात जाताना प्रकाशाचे होणारे प्रणमन (वक्रीभवन) पाहणे शक्य होते. त्यामुळे इतर सूक्ष्मदर्शकीय पद्घतींनी सूक्ष्म रीतीने ओळखता न येण्याजोगे कोशिकांतील भेद वा भिन्नता उघड होतात. अनुस्फुरण सूक्ष्मदर्शिकीमध्ये जंबुपार सूक्ष्मदर्शक वापरतात. जंबुपार प्रारण शोषूण दृश्य तरंगलांबी उत्सर्जित करण्याचा गुणधर्म असलेले रासायनिक द्रव्य यात सूक्ष्मजीवांच्या मिश्रणाबरोबर वापरतात. काही सूक्ष्मजीव हे द्रव्य घेतात, त्यामुळे हे द्रव्य न घेणाऱ्या सूक्ष्मजीवांपासून ते वेगळे ओळखता येतात. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामध्ये फार मोठे वर्धन मिळते. यात प्रकाशाऐवजी ऋण विद्युत् भारित इलेक्ट्रॉन कणांचा आणि भिंगांऐवजी चुंबकीय क्षेत्रांचा वापर करून वर्धित प्रतिमा मिळवितात. इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शकामुळे मोठे वर्धन होत असले, तरी याच्याही अनेक मर्यादा आहेत. नमुना कोरडा असावा ही मर्यादा सर्वांत महत्त्वाची आहे. यामुळे सजीव नमुने अभ्यासण्याची शक्यता मावळते. तसेच शुष्कनाच्या प्रक्रिये मुळे नमुन्याची गुणवैशिष्ट्ये बदलण्याची शक्यताही असते. [→ इलेक्ट्रॉन सूक्ष्मदर्शक].

सूक्ष्मजीवांची वृद्घी : पोषक माध्यमात सूक्ष्मजीव वाढविण्याला संवर्धन म्हणतात. निर्जीव वस्तूपासून सजीव वस्तू विकसित होते की नाही या वादामुळे आधीचे प्रयोग लाद्‌दझारो स्पालानत्सानी यांनी सुरू केले. यातून निर्जंतुक संवर्धनाच्या तंत्राचा पाया घातला गेला. यामध्ये प्रथम सूक्ष्मजीवांचे सोयीस्कर माध्यम तापनाने मुक्त करतात व नंतर माध्यम निर्जंतुक ठेवतात, म्हणजे सूक्ष्मजीव माध्यमाबाहेर ठेवतात. आपल्या प्रयोगांत स्पालानत्सानी यांनी विविध प्रकारच्या बिया चंबूध्ये उकळल्या व नंतर चंबूला काचेचे बूच लावून तो बंदिस्त केला. काही दिवसांनंतर चंबूत अनेक जीव आढळले. त्यांनी अधिक मोठे जीव वेगळे केले, ते अर्धा मिनिटाच्या उकळण्याने नष्ट झाले, तर सूक्ष्मजीव उकळल्यावर जिवंत राहिले आणि चंबू सीलबंद केल्यावरही विकसित झाले. सीलबंद चंबू ४५ मिनिटे इतका दीर्घ काळ उकळल्यावर सूक्ष्मजीव विकसित झाला नाही, असा शोध त्यांना अखेरीस लागला.

स्पालानत्सानी यांच्या कार्यावर तेव्हा पुढील आक्षेप घेण्यात आला होता. चंबूतील हवेची गुणवत्ता तापमानामुळे जीवधारणेची पुष्टी करणारी राहिली नव्हती. या आक्षेपावर नंतर म्हणजे १८३६ मध्ये पुढीलप्रमाणे मात करण्यात आली. सल्फ्यूरिक अम्ल असलेल्या विद्रावांमधून सावकाशपणे ओढून घेतलेली हवा चंबूमध्ये जाऊ दिली. चंबूतील मांसाचा अर्क संदूषण न होता तसाच राहिला, कारण हवेतील सूक्ष्मजीव विद्रावांतून जाताना मारले गेले. उकळल्यानंतर चंबू सीलबंद करण्याची गरज नसते, तर तो कापसाच्या गट्ट्याने किंवा गुडदीने बंद केला तरी चालते, असे १८५३ मध्ये आढळले. या गट्ट्याने आत येणारी हवा प्रभावी रीतीने गाळली जाते. ही पद्घती पुढेही चालू राहिली आहे. अनेक सूक्ष्मजीव अतिशय उष्णतारोधी पिंड म्हणजे बीजुके निर्माण करू शकतात. त्यामुळे सूक्ष्मजीवांच्या वाढीसाठीची माध्यमे दाबाखाली १२०^० से.  ला १५ ते २० मिनिटे तापवून बहुधा त्यांचे निर्जंतुकीकरण करतात.

स्कॉटलंडचे शल्यतंत्रविशारद जोसेफ लिस्टर यांनी १८७८ मध्ये विरलीकरण पद्घत वापरायला सुरुवात करून सूक्ष्मजीवविज्ञानातील संवर्धन पद्घतींमध्ये भर घातली. बहुधा दूध आंबट होण्याविषयी अध्ययन करीत असताना थोडे दूध विरल करण्यासाठी त्यांनी निर्जंतुक पाणी वापरले नंतर यातील थोडे मिश्रण अधिक निर्जंतुक पाणी घालून विरल केले. दूध व निर्जंतुक पाण्याचे मिश्रण यांच्या नमुन्यातील दूध आंबण्याची क्रिया थांबेपर्यंत त्यांनी ही विरलीकरणाची प्रक्रिया चालू ठेवली. त्या शेवटच्या विरलीकरणात आंबण्याची क्रिया घडली त्यात अशा प्रकारे सूक्ष्मजीवांची संख्या किमान होती. ते शुद्घ संवर्धक आहे, असा विचार लिस्टर यांनी केला. म्हणजे त्यामध्ये जीवाची केवळ एकच जाती असते. शुद्घ संवर्धक पद्घतींचा विरलीकरण प्रक्रिया हा आवश्यक भाग झाला.

एमिल हान्सेन या डॅनिश सूक्ष्मजीववैज्ञानिकांनी विरलीकरण पद्घतीत १८९६ मध्ये सुधारणा केली. त्यांनी यीस्टचा अभ्यास केला. निर्जंतुक पाण्याच्या थेंबाच्या पहिल्या मालिकेत हान्सेन यांनी यीस्ट संवर्धकाचा एक थेंब टाकला. नंतर संवर्धकाचा एक थेंब काढला व तो पाण्याच्या दुसऱ्या थेंबात घातला. अखेरीस त्यांना केवळ एक यीस्ट कोशिका असलेला थेंब मिळाला. 

सूक्ष्मजंतूंचे शुद्घ संवर्धक मिळविण्यासाठी एक साधी पद्घती विकसित करून कॉख यांनी संवर्धन तंत्रांमध्येही महत्त्वपूर्ण कामगिरी केली. पोषक माध्यमात त्यांनी जिलेटीन हा घनीभवन करणारा कारक घातला. हे माध्यम उष्णतेने निर्जंतुक व अंशतः थंड केल्यावर त्यांनी त्यात थोडे सूक्ष्मजीव घातले. हा विद्राव आणखी थंड करून आणि जिलेटीन घन होण्याआधी जीव पसरवून त्यांना सूक्ष्मजीव एकमेकांपासून अलग करणे शक्य झाले. याचा परिणाम म्हणजे प्रत्येक जीवाने कोशिकांचा स्वतंत्र समूह किंवा वसाहत निर्माण केली. कॉख यांच्या प्रयोगशाळेतील फ्राऊ हेसे या महिला संशोधकांनी जिलेटिनाऐवजी ⇨ आगर वापरून हे तंत्र सुधारले. आगर-आगरचे द्रवीभवन अगदी थोडेच सूक्ष्मजीव करू शकतात आणि ते अन्नस्रोत पुरवीत नाहीत. अशा रीतीने माध्यमातील पोषक भागाचे चांगले नियंत्रण करता येते. घनीभवनाचा कारक म्हणून सिलिका जेलही वापरण्यात आला. 

संवर्धन तंत्रामध्ये प्रगतीचा अंतिम टप्पा १८९०–१९०० या दशकात बायेरिंक आणि रशियन सूक्ष्मजीव वैज्ञानिक स्यिर्गेई न्यिकलायेव्ह्यिच विनोग्रॅडस्की यांनी विकसित केला. त्यांनी अन्य जीवांपेक्षा एका जीवाच्या वाढीला अनुकूल असलेले एक माध्यम निवडले. एक जीव (उदा., मृदेतील) विशिष्ट साखरेसारखे ठराविक द्रव्य वापरून घेण्यास समर्थ असल्यास माध्यमातील ते द्रव्य वापरून जीवाची वाढ घडवून आणणे शक्य होते. फक्त या द्रव्यावर हल्ला चढवू शकणाऱ्या जीवांची संख्याच मोठ्या प्रमाणात वाढेल. सापेक्षतः थोड्याच जीवांच्या ताज्या माध्यमातील स्थानांतरणांमुळे अखेरीस संवर्धक निर्माण होईल. त्यात इच्छित द्रव्याचा वापर करून घेणाऱ्या जीवांची संख्या चांगलीच विपुल असेल. 

शुद्घ संवर्धक म्हणून सूक्ष्मजीवाची एक जाती मिळविल्यावर ती जिवंत व शुद्घ संवर्धक म्हणून टिकवून ठेवणे आवश्यक असते. शाळा, विद्यापीठे व उद्योग येथील जीववैज्ञानिक प्रयोगशाळांमध्ये तेथे वापरण्यात येणाऱ्या विशिष्ट जातीच्या शुद्घ संवर्धकांचे संग्रह टिकवून ठेवलेले असतात. जगभरातील विविध संघटना सूक्ष्मजीवांचे शुद्घ संवर्धक टिकवून ठेवतात. असे संग्रह महत्त्वाचे आहेत, कारण जातींच्या शुद्घ संवर्धकांची गरज भासल्यास हे संग्रह संवर्धक उपलब्ध करून देतात.

प्राग येथे १९०० मध्ये स्थापन झालेला क्राल कलेक्शन हा माहीत असलेला पहिला संग्रह आहे. अमेरिकन टाइप कलेक्शन (रॉकव्हिल, मेरीलँड), जपानीज टाइप कल्चर कलेक्शन (टोकिओ) आणि (ब्रिटिश) नॅशनल कलेक्शन ऑफ टाइप कल्चर्स (लंडन) ही काही थोड्या इतर संग्रहांची नावे व ठिकाणे आहेत. विशिष्ट गरजा भागविणारे इतर संग्रहही जगभर आहेत. इंटरनॅशनल असोसिएशन ऑफ मायक्रोबायॉलॉजिकल सोसायटीज या संस्थेने संवर्धक संग्रहांमध्ये माहितीच्या देवाणघेवाणीस चालना देण्यासाठी संवर्धक संग्रहावरील विभाग १९६६ मध्ये स्थापन केला आहे. 

जेव्हा केव्हा एखादा सूक्ष्मजीववैज्ञानिक नवी जात प्रस्तावित करतो, तेव्हा तो या जातीच्या शुद्घ संवर्धक असलेल्या एका वा अधिक राष्ट्रीय संवर्धक संग्रहांची तरतूद करतो.

अभिरंजनाचे तंत्र : १८७५ पर्यंत सूक्ष्मजीवांची निरीक्षणे केवळ नैसर्गिक अवस्थेत करीत. तथापि, त्यांचा व पाण्याचा प्रणमनांक (वक्रीभवनांक) यांच्यात असलेले साम्य आणि त्यांचे सूक्ष्म आकारमान यांमुळे सूक्ष्मदर्शकातून पाहताना ते दिसण्यात अडचणी येत असत. अशा रीतीने ज्या पद्घतीमुळे ते अधिक सहजपणे पाहता येतील अशा पद्घतीचा शोध हा विकासातील महत्त्वाचा टप्पा ठरला. 

दहा वर्षांहून अधिक काळ आधी प्राण्याच्या ऊतकांचे रंगद्रव्यांनी अभिरंजन करण्याचे तंत्र जर्मन विकृतिवैज्ञानिक कार्ल वीगर्ट यांनी वापरले आणि पिक्रोकार्माइन या रंगद्रव्याने मृत (स्थिर) सूक्ष्मजंतू जास्त प्रमाणात अभिरंजित होतात, असे त्यांना आढळले. नंतर मिथिलीन निळा, फुक्सीन आणि स्फटिकी जांभळा इ. इतर रंगद्रव्ये वापरायला सुरुवात झाली. हान्स क्रिश्चन ग्रॅम या डॅनिश सूक्ष्मजंतुवैज्ञानिकांनी १८८४ मध्ये सूक्ष्मजंतूंचे योग्य स्थान ठरविण्याची साधी कार्यपद्घती शोधून काढली. तिच्यामुळे एका विशिष्ट प्रकारे जीव संस्कारित केला असता स्फटिकी रंग टिकवून ठेवतो की नाही, यानुसार त्याला अनुक्रमे ग्रॅम-ऋण किंवा ग्रॅम-धन वर्गात स्थान मिळते. ग्रॅम अभिरंजन बहुशः सूक्ष्मजंतूंच्या बाबतीत वापरत असले, तरी इतर सूक्ष्मजीवही अशी प्रतिक्रिया दर्शवितात.   उदा., ॲक्टिनोमायसिटीझ  व यीस्ट हे ग्रॅम-धन तर रिकेट्‌सिया ग्रॅम-ऋण आहेत. अभिरंजित तयार सामग्री विशेषकरून सूक्ष्मजीवांच्या संरचनात्मक गोष्टींच्या निरीक्षणासाठी वापरतात.

इतर पद्घती : विसाव्या शतकात सूक्ष्मजीववैज्ञानिक पद्घतींमध्ये झालेला विकास जीवरसायनशास्त्र, शरीरक्रियाविज्ञान, कार्बनी रसायनशास्त्र आणि भौतिकी या विज्ञानशाखांतील तंत्रांवर मोठ्या प्रमाणावर अवलंबून होता. 

श्वसन करणाऱ्या सूक्ष्मजंतूंमधील वायुविनिमयाला श्वसन निर्देशांक म्हणतात. हे निर्माण झालेल्या कार्बन डाय-ऑक्साइड वायूशी वापरलेल्या ऑक्सिजन वायूचे असलेले गुणोत्तर असते. श्वसन निर्देशांक बंदिस्त पात्रातील श्वसन करणाऱ्या प्राण्याच्या दाबातील बदलाला अनुसरून मोजतात. ही पद्घती वापरून किण्वनासारख्या इतर प्रक्रियांचाही अभ्यास करणे शक्य आहे. 

सूक्ष्मजीवांतील हायड्रोजन आयनांच्या (विद्युत् भारित अणूंच्या) स्थानांतरणाचा अभ्यास करण्यासाठी सूक्ष्मजीवांत वा त्यांच्यापासून तयार केलेल्या अर्कात मिथिलीन निळा हे रंगद्रव्य घालतात. हायड्रोजनीकरण झाल्यावर या रंगद्रव्याचा रंग बदलतो. इतर अनेक रंगद्रव्यांच्या बाबतीत असेच घडताना आढळते. 

सूक्ष्मजीवांचे भंजन करण्यासाठी पुढील प्रकारची तंत्रे वापरतात. एकाआड एक गोठण व हिमविलयन क्रिया करणे, दीर्घकाळ पेषण करणे, काचेच्या मण्यांसह जोराने हलविणे आणि स्वनातीत कंपने टाकणे. यीस्टसारख्या काही सूक्ष्मजीवांच्या प्रतिरोधक कोशिका-भित्तींमुळे त्यांचे भंजन होणे कठीण असते.

 आधुनिक भौतिकीतील सामग्रीची व्हायरस विज्ञानाच्या प्रगतीला मोठ्या प्रमाणात मदत झाली. सूक्ष्मजीवांच्या भौतिकीय, रासायनिक व जैव गुणधर्मांचा अभ्यास करण्याच्या नवीन तांत्रिक पद्घतींच्या १९३० च्या सुमारास सातत्याने झालेल्या विकासामुळे व्हायरसांकडे पाहण्याच्या जीववैज्ञानिकांच्या दृष्टिकोनात पूर्ण बदल झाला. या मार्गातील प्रगतीचा महत्त्वाचा टप्पा म्हणजे छिद्रांचे आकारमान माहीत असलेल्या श्रेणीयुक्त गालनपत्रांचा विकास या काळात झाला. व्हायरस कणांचे नेमके आकारमान ठरविण्याची शक्यता यामुळे प्रथम निर्माण झाली. फाऊल पॉक्स हा पक्ष्यांना व्हायरसांमुळे होणारा रोग आहे यामुळे त्वचेवर विशेषतः डोक्यावर चामखिळीसारख्या गाठी येतात. विकसित होत असलेल्या पक्षाच्या भ्रूणाच्या ऊतकांमध्ये या व्हायरसाची झालेली वाढ हा १९३०–४० या दशकात झालेल्या प्रगतीचा दुसरा महत्त्वाचा टप्पा आहे. रिकेट्‌सिया च्या प्रयोगशाळेतील वाढीसाठीच्या पद्घती यांसारख्या असतात. म्हणजे यात सजीव आश्रयी कोशिकांची आवश्यकता असते. व्हायरसांच्या वाढीसाठी दीर्घकाळापर्यंत ऊतक संवर्धनाच्या पद्घती अर्धवट उत्साहाने वापरल्या जात होत्या. या पद्घती बालपक्षाघाताच्या (पोलिओच्या) व्हायरसांच्या वाढीसाठी सोयीस्कर असल्याचे १९४९ मध्ये लक्षात आले. यामुळे बालपक्षाघाताविरुद्घची (पोलिओविरुद्घची) रोगप्रतिकारक्षमता निर्माण करण्याचा मार्ग खुला झालाच, शिवाय अनेक नवीन प्रकारचे व्हायरस अलग करू शकणारी पद्घत उपलब्ध झाली.

नंतरचे संशोधन : सूक्ष्मजीवविज्ञान हे आंतरशास्त्रीय विज्ञान असल्याने त्यांच्यामुळे प्रत्यक्षपणे त्याच्याशी संबंधित असलेल्या अनेक क्षेत्रांची निर्मिती झाली. मात्र त्याची स्वतंत्र ओळखही स्पष्टपणे टिकून राहिली. या विकासाचा ऐतिहासिक आढावा पुढीलप्रमाणे क्रमवार घेता येईल : किण्वनाची मूळ उपपत्ती, सूक्ष्मजंतूंचा चयापचय, ⇨ एंझाइमांचे विज्ञान, जीवरसायनशास्त्र, प्रथिनांचे रसायनशास्त्र आणि अखेरीस रेणवीय जीवविज्ञान व जैव तंत्रविद्या. चयापचय, प्रकाशसंश्लेषण, एंझाइमांद्वारे होणारे ⇨ उत्प्रेरण, जनुकक्रिया, लोकसंख्या गतिकी (गतिशास्त्र) आणि प्रतिरोधक संवादिता (प्रतिसाद देण्याचा गुणधर्म) यांसारख्या मूलभूत जैव प्रक्रियांचा अभ्यास करताना जीवरसायनशास्त्रज्ञ, आनुवंशिकीविज्ञ, कोशिकावैज्ञानिक, रेणवीय जीववैज्ञानिक व प्रतिरक्षावैज्ञानिक या सर्वांना मूलभूत प्रायोगिक साधन म्हणून सूक्ष्मजीवांचा उपयोग करावा लागतो.

औद्योगिक, शैक्षणिक व शासकीय क्षेत्रांमध्ये सूक्ष्मजीवविज्ञानातील मूलभूत व अनुप्रयुक्त या दोन्ही प्रकारचे संशोधन होत असते. सूक्ष्मजीवांपासून तयार केलेल्या प्रतिजैव (अँटिबायॉटिक) पदार्थांच्या शोधामुळे औद्योगिक सूक्ष्मजीववैज्ञानिक संशोधनाला प्रोत्साहन मिळाले. सूक्ष्मजीवविज्ञानात तज्ञता संपादन केल्यामुळे औद्योगिक क्षेत्र जैव तंत्रविद्या आणि पुनःसंयोगित जनुक यांची ⇨ कृत्तक  निर्मितीत सुरुवात करण्यासाठी सिद्घ झाले. या कृत्तक निर्मितीत वैद्यकीय दृष्टीने महत्त्वाच्या असलेल्या पुनःसंयोगित प्रथिनांचे प्रचंड प्रमाणात उत्पादन करण्यासाठी सूक्ष्मजंतू कोशिकांचा उपयोग करून घेतात. पुनःसंयोगित मानवी इन्शुलीन आणि गोकुलीय वृद्घी हॉर्मोन यांचे जननिकीय दृष्टीने अभियांत्रिकीय प्रक्रिया केलेल्या सूक्ष्मजंतू कोशिकांद्वारे मोठ्या प्रमाणावरील उत्पादन हे याचे अभिजात उदाहरण आहे. 

शैक्षणिक क्षेत्रात प्रथिने, बहुशर्करा (पॉलिसॅकॅराइडे), न्यूक्लिइक अम्ले व लिपिडे यांसारख्या बृहत् रेणूंची संरचना व कार्य यांचे परीक्षण करण्यासाठी सूक्ष्मजीवजन्य कारकांचा प्रायोगिक प्रणालींसारखा उपयोग होतो. सूक्ष्मजंतू व सूक्ष्मजंतुभक्षी हे विवेचक मूलघटक असून त्यांच्यावरून प्रथिनांच्या संश्लेषणाला कारणीभूत असलेले सार्वत्रिक जननिक द्रव्य म्हणून डीऑक्सिरिबोन्यूक्लिइक अम्लाचा (डीएनए याचा) शोध लागला. जनुकाची अभिव्यक्ती, नियंत्रण आणि नियमन यांच्याशी निगडित असलेल्या गुंतागुंतीच्या यंत्रणांचे स्पष्टीकरण हा आधुनिक जैव तंत्रविद्येचा पाया आहे.

रोगपरिस्थितिविज्ञान, परिरोध (बंदीवास) आणि सूक्ष्मजंतुजन्य विज्ञान असलेल्या व्यापक परिक्षेत्रातील प्रदेशनिष्ठ रोगांचे निर्मूलन यांवर शासकीय संशोधन एकवटलेले असते. संभाव्य साथींवर सारखे लक्ष ठेवणे आणि एन्फ्ल्यूएंझा व्हायरसासारख्या विशेष महत्त्वाचे म्हणजे सूक्ष्मजंतुजन्य कारकांशी लढा देण्यासाठी औषधे किंवा लशी तयार करणे ही मुख्य कामे शासकीय यंत्रणा करतात. अन्न उत्पादन, पोषण इ. गोष्टी अधिक चांगल्याप्रकारे समजून घेण्यासाठी शासकीय प्रयोगशाळा सूक्ष्मजीवविज्ञानावर विसंबून असतात. ⇨ जागतिक आरोग्य  संघटने सारख्या आंतरराष्ट्रीय संघटना विकसनशील देशांतील ⇨ हिवतापासारख्या सूक्ष्मजीवांशी निगडित असलेल्या रोगांवर लक्ष ठेवण्याचे व त्यांचे निर्मूलन करण्याचे प्रयत्न सतत करीत असतात. राष्ट्रीय व आंतरराष्ट्रीय संस्था-संघटनांना जगाला भेडसावत असणारे नवीन रोग ओळखण्याचे व त्यांच्यावर लक्ष केंद्रित करण्याचे काम करावे लागते. उदा., व्हायरसांमुळे होणारा उपार्जित रोगप्रतिकारक्षमतान्यूनताजन्य लक्षणसमूह म्हणजे एड्स नावाने ओळखण्यात येणारा रोग [→ रोगप्रतिकारक्षमतान्यूनताजन्य रोग].

अनेक महत्त्वाच्या वैज्ञानिक उपक्रमांचा थेट मागोवा मूलभूत सूक्ष्मजीववैज्ञानिक शोधांपर्यंत आणि तत्त्वांपर्यंत घेता येतो. निर्बंधित (प्रतिबंधित) एंझाइमांचा शोध लागल्याने विशिष्ट जनुके ओळखता येतात व अलग करता येतात. नंतर जनुक कृत्तकक्रिया (क्लोनिंग) प्रयोगांमधील अंतिम उपयोगासाठी या जनुकांची संरचना ठरवितात. कारण निर्बंधित एंझाइमांमुळे गुणसूत्रांचे विशिष्ट ठिकाणी विदलन वा विदारण होते. या क्षमतांमुळे मानवी जीनोम (एखाद्या जीवजातीची निसर्गदत्त जननिक देणगी) प्रकल्प स्थापन होण्याचा मार्ग खुला झाला. हा प्रकल्प म्हणजे माणसाच्या आद्यनमुन्याच्या (आदिरूपाच्या) सर्व २३ मानवी गुणसूत्रांमधील डीएनएसाठी एक पायाभूत क्रम निश्चित करण्याचा प्रयत्न आहे. हा पूर्ण डीएनए क्रम उपलब्ध झाला की, जनुकाशी निगडित असलेल्या असंख्य रोगांच्या निदानाचा व त्यांच्यावरील अंतिम (महत्त्वाच्या) इलाजांचा मार्ग खुला होऊ शकेल.

पहा : आनुवंशिकी कवक कोशिकाविज्ञान जीवोपजीवन प्रोटोझोआ बुरशी रिकेट्‌सिया रेणवीय जीवविज्ञान  रोगप्रतिकारक्षमता रोगवाहक विकृतिविज्ञान वैद्यक वैज्ञानिक संशोधन व्हायरस शैवले सूक्ष्मजंतुविज्ञान सूक्ष्मजीव अभिरंजन सूक्ष्मतंत्रे, जीवविज्ञानीय सूक्ष्मदर्शक.

संदर्भ : 1. Brock, T. D. and others, Biology of Microorganisms, 1999.

            2. Lechevalier, H. A. Solotorovsky, M. Three Centuries of Microbiology, 1974.

            3. Pelczar, M. J. and others, Microbiology : Concepts and Applications, 1993.

            4. Postgate, J. Microbes and Man, 1992.

केळकर, क. वा. ठाकूर, अ. ना.

“